JP2016120462A - 衝撃発生アクチュエータ、タッチパネルおよび駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、衝撃発生アクチュエータにおいて、多様な操作感を提供することができるようにする。【解決手段】衝撃発生アクチュエータは、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備える。【選択図】図8
Description
本発明は、衝撃発生アクチュエータ、タッチパネルおよび駆動方法に関し、例えば、通電することにより形状が変化する形状記憶合金を用いた衝撃発生アクチュエータ、タッチパネルおよび駆動方法に関する。
従来、温度変化により伸縮する形状記憶合金(以下、適宜SMA(Shape Memory Alloy)と称する)を用いたアクチュエータが知られている。例えば、下記特許文献1には、アクチュエータに印加するパルス信号の電圧(波高値)を変化させ、異なる大きさの振動を発生させるようにしたアクチュエータが記載されている。
特許文献1に記載のアクチュエータは、1パルス信号における波高値が一定であるため、1パルス信号に応じて多様な操作感を発生させることが困難である、という問題があった。
したがって、本発明の目的の一つは、上記問題を解決し得る、新規かつ有用な衝撃発生アクチュエータ、タッチパネルおよび駆動方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明の第1の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備える衝撃発生アクチュエータである。
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備える衝撃発生アクチュエータである。
本発明の第2の態様は、例えば、
入力操作がなされる入力部と、入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備えるタッチパネルである。
入力操作がなされる入力部と、入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備えるタッチパネルである。
本発明の第3の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程とを有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法である。
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程とを有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法である。
少なくとも一の実施形態によれば、多様な操作感を発生させることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。説明は以下の順序で行う。
<1.第1の実施形態>
<2.第2の実施形態>
<3.変形例>
以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。さらに、以下の説明における効果は例示であり、例示した効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
<1.第1の実施形態>
<2.第2の実施形態>
<3.変形例>
以下に説明する実施形態等は本発明の好適な具体例であり、本発明の内容がこれらの実施形態等に限定されるものではない。さらに、以下の説明における効果は例示であり、例示した効果により本発明の内容が限定して解釈されるものではない。
「一般的なアクチュエータの構成」
始めに、本発明の理解を容易とするために一般的な衝撃発生アクチュエータ(以下、適宜アクチュエータと略称する)の構成について説明する。以下の説明では、SMAおよびSMAの通電状態/非通電状態を切り替える駆動回路等を含む構成をアクチュエータと総称する。図1は、一般的なアクチュエータ(アクチュエータ1)の構成の一例を示す。アクチュエータ1に対して、駆動電圧発生部2から駆動電圧が入力される。駆動電圧発生部2には抵抗R1の一端が接続されており、抵抗R1の他端にはSMAが接続されている。抵抗R1とSMAの接続中点には、一端がグランド(GND)に接地されたコンデンサC1が接続されており、このコンデンサC1が、駆動電圧発生部2が発生する駆動電圧によりチャージされる。
始めに、本発明の理解を容易とするために一般的な衝撃発生アクチュエータ(以下、適宜アクチュエータと略称する)の構成について説明する。以下の説明では、SMAおよびSMAの通電状態/非通電状態を切り替える駆動回路等を含む構成をアクチュエータと総称する。図1は、一般的なアクチュエータ(アクチュエータ1)の構成の一例を示す。アクチュエータ1に対して、駆動電圧発生部2から駆動電圧が入力される。駆動電圧発生部2には抵抗R1の一端が接続されており、抵抗R1の他端にはSMAが接続されている。抵抗R1とSMAの接続中点には、一端がグランド(GND)に接地されたコンデンサC1が接続されており、このコンデンサC1が、駆動電圧発生部2が発生する駆動電圧によりチャージされる。
SMAに対してスイッチング素子が直列に接続されている。スイッチング素子は、例えば、Nチャネル型のMOSFET(Metal Oxide Field Effect Transistor)であり、MOSFETのドレイン(D)がSMAに接続され、MOSFETのソース(S)がグランドに接地されている。MOSFETのゲート(G)には、MOSFETのスイッチング動作を制御するための単一パルス信号が入力されるように構成されている。
図2は、単一パルス信号の一例を示している。単一パルス信号とは、例えば、ユーザの入力操作に応じて生成、出力される一のパルス信号である。単一パルス信号のハイレベルは、例えば5V(ボルト)であり、ローレベルは0Vである。もちろん、MOSFETの特性に応じて各レベルに応じた電圧を設定することができる。単一パルス信号において、ハイレベルの電圧は一定である。単一パルス信号がハイレベルのときにMOSFETがオンし、単一パルス信号がローレベルのときにMOSFETがオフする。
MOSFETのオン/オフ制御により、SMAの通電状態/非通電状態を切り替えることができる。例えば、MOSFETがオンする期間、コンデンサC1が放電することによりSMAが通電加熱される。通電加熱によりSMAが所定の加速度でもって収縮する。MOSFETがオフする期間、SMAに対する通電加熱が停止され、外気による冷却によりSMAが伸張する。SMAが収縮することによりアクチュエータが動作し、アクチュエータが動作することにより、入力操作を行ったユーザに対して所定の操作感を提供することができる。
図3は、アクチュエータの加速度の測定方法の一例を説明するための図である。なお、以下に例示する加速度の測定方法はアクチュエータの適用機器(例えば、タッチパネル)を考慮したものであるが、加速度の測定方法は例示した方法に限定されるものではない。また、他のパラメータによりアクチュエータの特性が規定されてもよい。
図3に示すように、平坦な面に真鍮板10を載置する。真鍮板10の厚みは、例えば、30mm(ミリメートル)に設定される。真鍮板10の上面に、ゴム足11を取り付ける。また、真鍮板10の上面にPWB(Printed Wiring Board)12を取り付け、PWB12上にアクチュエータ13を実装する。ゴム足11の厚みと、PWB12およびアクチュエータ13からなる厚みが同一もしくは略同一となるように構成し、ゴム足11およびアクチュエータ13等によりタッチパネル14の端部を支持するように構成する。タッチパネル14の厚みは、例えば0.7mmに設定されている。
タッチパネル14上に錘15が載置され、錘15上に加速度センサ16が取り付けられる。錘15の重さは、例えば100g(グラム)である。加速度センサ16は公知のセンサを使用することができる。アクチュエータ13、錘15および加速度センサ16の中心線が一致または略一致するように、錘15および加速度センサ16が配置される。以上のように構成した加速度測定治具により加速度を測定する。具体的には、後述する単一パルス信号によりアクチュエータ13のSMAを通電加熱し、SMAの伸縮によって生じる加速度を加速度センサ16により測定する。
以上説明した一般的なアクチュエータは、単一パルス信号によりMOSFETをオンさせることでSMAを迅速に加熱することができる。したがって、SMAを素早く収縮させることができ、SMAを用いたアクチュエータの応答性を高めることができる、という利点がある。また、アクチュエータをタッチパネルに適用した場合には、アクチュエータが動作することで、タッチパネルの入力面に触れたユーザの指先に確かな振動や衝撃(クリック感とも称される)を与えることができる、という利点がある。その一方で、単一パルス信号における電圧が時間的に一定であるため、アクチュエータの動作により多様な操作感を提供することが困難である、という問題があった。また、アクチュエータの動作音がユーザに指先に与える感触よりも支配的になってしまうおそれがある、という問題があった。こうした点に鑑みてなされた本発明の実施形態について説明する。
<1.第1の実施形態>
「アクチュエータの形状について」
図4および図5を参照して、本発明の第1の実施形態におけるアクチュエータの形状について説明する。なお、以下に説明するアクチュエータの形状は、第2の実施形態、変形例に対しても適用することができる。また、本発明のアクチュエータの形状は、以下に説明する形状に限定されるものではない。
「アクチュエータの形状について」
図4および図5を参照して、本発明の第1の実施形態におけるアクチュエータの形状について説明する。なお、以下に説明するアクチュエータの形状は、第2の実施形態、変形例に対しても適用することができる。また、本発明のアクチュエータの形状は、以下に説明する形状に限定されるものではない。
図4は、アクチュエータ100の外観を示している。図示しているのは、アクチュエータ100が変位を生じる前の初期状態である。アクチュエータ100は、印刷配線基板22の上面に形成されている。
アクチュエータ100は、例えば、可動部材25と、固定部材26と、二つの端子金具27と、例えば線状の形状をなすSMAとからなる。可動部材25と固定部材26は、共に絶縁性の硬質な材料によって形成されている。可動部材25の下面と固定部材26の上面は、互いに対応する波状の凹凸をなす面に形成されており、この互いの凹凸面の間にSMAが配置されている。なお、可動部材25と固定部材26を導電性金属材料などによって形成してもよいが、この場合は、可動部材25と固定部材26それぞれの表面に絶縁膜を施すなど、二つの端子金具27の間の短絡を防ぐ構成が必要となる。
SMAは、固定部材26の両端で端子金具27によって固定されている。本実施形態におけるSMAは、例えばニッケル−チタン合金であって、導電性で、所定の抵抗値を持ち、線径が極めて細く、常温程度の環境下ではしなやかな糸状を呈している。このSMAに電流を流すことで、SMA自身が発熱し、この熱によって、硬化・収縮する。尚、SMAはニッケル−チタン合金に限定されず、同様な特性を示すものであれば、他の金属や合金であってよい。
端子金具27は、SMAの端部を伴って固定部材26の両端に嵌入されており、SMAが緩むことのない十分な強度でSMAの端部を固定している。端子金具27は導電性金属で形成されており、印刷配線基板22上に設けられている所定の形状のランド(図示しない)にハンダ付けされている。これにより、固定部材26が印刷配線基板22上に固定された状態となっている。
アクチュエータ100の形状的な動作について、図5を参照して説明する。図5Aは、SMAに通電されていない状態、すなわち、変位を生じる前の状態を示している。この状態では、SMAは柔らかく、しなやかな状態にある。この状態では、例えば、図示しない磁石の吸着力によって、可動部材25と固定部材26とがSMAを挟持しながら近接した状態となっている。
図5Bは、SMAに通電されている状態、すなわち、アクチュエータ100が変位を生じた後の状態を示している。この状態では、SMAは収縮し、これに伴って磁石による吸着力に抗しながら、可動部材25が垂直方向に沿って、固定部材26とは反対の方向へ変位している。可動部材25上にカバー部材(図示は省略している)が載置されている場合には、カバー部材も同方向へ変位する。
図5Bに示す状態から、SMAへの通電を停止すると、SMAは雰囲気との温度差、および、可動部材25、固定部材26および端子金具27のそれぞれへ向けての放熱によって冷却されて非通電状態の長さに戻るとともに、磁石の吸着力の作用によって、速やかに図5Aに示す状態に戻る。
なお、以下の説明では、アクチュエータをタッチパネルの振動デバイスとして適用した例について説明する。例えば、アクチュエータ100の可動部材25の上に種々の入力操作が可能な入力面を形成する。入力操作が検出された場合に、電圧(ハイレベルの電圧)を経時的に変化させた単一パルス信号(駆動信号)が生成、出力される。詳細は後述するが、この単一パルス信号に対応する期間、SMAが通電加熱され収縮する。一般的なアクチュエータにおける駆動信号とは異なる駆動信号を使用することにより、多様な操作感を提供することができる。
「駆動回路について」
図6は、第1の実施形態におけるアクチュエータ100の駆動回路の一例を示している。アクチュエータ100は、駆動信号出力部31と、SMAとを備えており、SMAは、駆動信号出力部31とグランド(GND)との間に接続されている。駆動信号出力部31は、駆動信号である単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部31は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、タッチパネルに対する入力操作に応じて、単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部31から出力された単一パルス信号がSMAに供給され、単一パルス信号に対応する期間、SMAが通電加熱される。すなわち、第1の実施形態は、SMAに対して単一パルス信号が直接、印加される例である。
図6は、第1の実施形態におけるアクチュエータ100の駆動回路の一例を示している。アクチュエータ100は、駆動信号出力部31と、SMAとを備えており、SMAは、駆動信号出力部31とグランド(GND)との間に接続されている。駆動信号出力部31は、駆動信号である単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部31は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、タッチパネルに対する入力操作に応じて、単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部31から出力された単一パルス信号がSMAに供給され、単一パルス信号に対応する期間、SMAが通電加熱される。すなわち、第1の実施形態は、SMAに対して単一パルス信号が直接、印加される例である。
図7は、第1の実施形態における単一パルス信号の一例を示している。図7に示すように、駆動信号は、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた信号である。より具体的には、単一パルス信号は、電圧V1と電圧V2との間(但し、V1<V2)で、電圧を経時的に増加させた信号である。電圧V1および電圧V2は加熱対象のSMAの特性等に応じて適切に設定することができ、電圧V1は0Vでもよい。電圧に応じてSMAに流れる電流を制御することができる。なお、図7では、単一パルス信号における電圧をステップ状に変化させているが、ステップの高さ(電圧の変化の度合い)、ステップの幅(期間)等は適宜設定することができる。また、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた信号であれば、その波形は図7に示すものに限定されるものではない。
「アクチュエータの動作について」
アクチュエータ100の動作の一例について説明する。タッチパネルの対する入力操作(例えば、入力面をタッチする操作)がなされると、入力操作が図示しない検出部により検出される。検出部は、入力操作がなされたことを駆動信号出力部31に通知する。入力操作がなされたことに応じて、駆動信号出力部31は、図7に例示した単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部31から出力された単一パルス信号がSMAに印加され、SMAが通電加熱される。
アクチュエータ100の動作の一例について説明する。タッチパネルの対する入力操作(例えば、入力面をタッチする操作)がなされると、入力操作が図示しない検出部により検出される。検出部は、入力操作がなされたことを駆動信号出力部31に通知する。入力操作がなされたことに応じて、駆動信号出力部31は、図7に例示した単一パルス信号を生成、出力する。駆動信号出力部31から出力された単一パルス信号がSMAに印加され、SMAが通電加熱される。
ここで、単一パルス信号は徐々に電圧が大きくなる信号であるため、SMAは急速に通電加熱されることなく徐々に通電加熱され、緩やかに収縮する。換言すれば、SMAの収縮に伴う加速度を小さくすることができる。このため、アクチュエータ100における可動部材25が垂直方向にゆっくりと上昇することになり、ユーザの指先にゆったりとした抵抗感を与えることができる。SMAの動作に伴う加速度は、一般的なアクチュエータにおけるSMAの加速度より小さくなるものの、動作時間が長くなるためユーザの指先に長い時間、操作感を与えることができる。さらに、SMAの動作に伴う加速度を小さくすることで、SMAが急速に加熱され、大きな加速度でもって収縮した際に発生しうるSMAの切断等を防止できる。さらに、アクチュエータの動作音を小さくすることができる。
<2.第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について説明する。上述したように、第2の実施形態におけるアクチュエータ(アクチュエータ200)の形状は、第1の実施形態におけるアクチュエータ100の形状を適用することができる。
次に、第2の実施形態について説明する。上述したように、第2の実施形態におけるアクチュエータ(アクチュエータ200)の形状は、第1の実施形態におけるアクチュエータ100の形状を適用することができる。
「駆動回路について」
図8は、アクチュエータ200の駆動回路の一例を説明するための図である。第2の実施形態では、一般的なアクチュエータの駆動回路を大幅に変更することなく、ほぼそのまま使用している。概略的に説明すれば、アクチュエータ200に対して、駆動電圧発生部2から駆動電圧が入力される。駆動電圧発生部2とグランド(GND)との間には、駆動電圧発生部2側から抵抗R1、SMAおよびNチャンネル型のMOSFETが直列に接続されている。抵抗R1およびSMAの接続中点に対して、一端がグランドに接地されているコンデンサC1(蓄電素子の一例)が接続されている。駆動電圧発生部2により生成される駆動電圧によりコンデンサC1がチャージされており、コンデンサC1の放電によりSMAおよびMOSFETのドレイン−ソース間に電流を流すこができる。なお、アクチュエータ200の動作時には、コンデンサC1が充電されているものとする。MOSFETのゲートが駆動信号出力部31に接続されている。駆動信号出力部31が生成、出力した単一パルス信号がMOSFETのゲートに入力されるように構成されている。
図8は、アクチュエータ200の駆動回路の一例を説明するための図である。第2の実施形態では、一般的なアクチュエータの駆動回路を大幅に変更することなく、ほぼそのまま使用している。概略的に説明すれば、アクチュエータ200に対して、駆動電圧発生部2から駆動電圧が入力される。駆動電圧発生部2とグランド(GND)との間には、駆動電圧発生部2側から抵抗R1、SMAおよびNチャンネル型のMOSFETが直列に接続されている。抵抗R1およびSMAの接続中点に対して、一端がグランドに接地されているコンデンサC1(蓄電素子の一例)が接続されている。駆動電圧発生部2により生成される駆動電圧によりコンデンサC1がチャージされており、コンデンサC1の放電によりSMAおよびMOSFETのドレイン−ソース間に電流を流すこができる。なお、アクチュエータ200の動作時には、コンデンサC1が充電されているものとする。MOSFETのゲートが駆動信号出力部31に接続されている。駆動信号出力部31が生成、出力した単一パルス信号がMOSFETのゲートに入力されるように構成されている。
図9は、MOSFETの特性の一例を示す図である。図9の特性図において、横軸は、ゲート−ソース間の電圧VGSを示しており、縦軸は、ドレイン電流IDを示している。図9からわかるように、本発明の実施形態におけるMOSFETは、電圧VGSが所定値より大きくなるにつれドレイン電流IDが大きくなるエンハンスメント特性を有している。ゲート−ソース間の電圧VGSが電圧V3であるときに、ドレイン電流IDが流れ始める。すなわち、電圧V3はゲート閾値電圧に対応する電圧である。但し、流れる電流は少ないため、スイッチ的にみればMOSFETはオフである。ゲート−ソース間の電圧VGSが電圧V4(但し、V3<V4)であるときに十分なドレイン電流IDが流れ、これをスイッチ的にみればMOSFETはオンした状態である。すなわち、電圧V4は、オン電圧に対応する電圧である。電圧V3および電圧V4は、MOSFETの特性等に応じて適宜、設定される。
「駆動信号について」
図10は、第2の実施形態における単一パルス信号の一例を示している。第2の実施形態における単一パルス信号は、単一パルス信号において、ゲート閾値電圧である電圧V3からオン電圧である電圧V4までの間で、電圧を経時的に変化させた信号であり、より具体的には、電圧V3から電圧V4までの間で、電圧を経時的に増加させた信号である。なお、単一パルス信号における電圧の最小値と電圧の最大値とが電圧V3から電圧V4までの範囲内であればよく、必ずしも電圧の最小値が電圧V3であり、電圧の最大値が電圧V4である必要はない。
図10は、第2の実施形態における単一パルス信号の一例を示している。第2の実施形態における単一パルス信号は、単一パルス信号において、ゲート閾値電圧である電圧V3からオン電圧である電圧V4までの間で、電圧を経時的に変化させた信号であり、より具体的には、電圧V3から電圧V4までの間で、電圧を経時的に増加させた信号である。なお、単一パルス信号における電圧の最小値と電圧の最大値とが電圧V3から電圧V4までの範囲内であればよく、必ずしも電圧の最小値が電圧V3であり、電圧の最大値が電圧V4である必要はない。
「アクチュエータの動作について」
図11は、単一パルス信号の電圧(V)の時間的変化、SMAに流れる電流(A)の時間的変化およびアクチュエータ200の加速度(G)の時間的変化を模式的に示した図である。なお、図中、実線が単一パルス信号の電圧の時間的変化を示し、一点鎖線がSMAに流れる電流の時間的変化を示し、点線がおよびアクチュエータ200の加速度の時間的変化を示している。なお、単一パルス信号の波形は、図10に示した波形と同一の波形であるものとして説明する。
図11は、単一パルス信号の電圧(V)の時間的変化、SMAに流れる電流(A)の時間的変化およびアクチュエータ200の加速度(G)の時間的変化を模式的に示した図である。なお、図中、実線が単一パルス信号の電圧の時間的変化を示し、一点鎖線がSMAに流れる電流の時間的変化を示し、点線がおよびアクチュエータ200の加速度の時間的変化を示している。なお、単一パルス信号の波形は、図10に示した波形と同一の波形であるものとして説明する。
図11を参照してアクチュエータ200の動作の一例について説明する。入力操作に応じて駆動信号出力部31から単一パルス信号が出力され、この単一パルス信号がMOSFETのゲートに入力される。単一パルス信号の電圧は、ゲート閾値電圧である電圧V3より大きいためMOSFETのドレイン−ソース間にドレイン電流IDが流れる。
単一パルス信号の電圧が上昇するにつれ、MOSFETのドレイン−ソース間に流れるドレイン電流IDが徐々に増加する。すなわち、SMAに流れる電流が徐々に増加することができ、SMAに流れる電流を経時的に変化させることができる。これにより、SMAが徐々に収縮し、加速度が増加する。ドレイン電流IDが最大となる付近、換言すればSMAに流れる電流が最大となる付近(図11中、5ms(ミリセック)付近で、P10で示す箇所)でSMAが最も通電加熱される。これを加速度でみれば、SMAが収縮する過程で加速度が増加するとともに、SMAが最も収縮したところで変位が止まる、すなわち加速度が0となる。加速度が0なる状態(図11中、P20で示す箇所)が、SMAが最も収縮した状態である。
なお、単一パルス信号の電圧が上昇する過程で、SMAに流れる電流がピークに達しその後低下している。これは、コンデンサC1の容量が低下したためである。以降はSMAに流れる電流が減少していく。すなわち、SMAに投入されるエネルギーが低下していく。コンデンサC1が放電しSMAに電流が流れなくなった後は、SMAは外気等により自然冷却されることで伸張していく。もちろん、コンデンサC1の容量が大きくすることで、単一パルス信号の電圧の上昇に伴ってさらにSMAに流れる電流を増加させることができる。また、加速度が一旦上昇し0となった後、加速度の波形が表れている。これは、SMAが収縮した後、可動部材25が初期の位置に戻る際に生じる加速度、および、加速度センサ周囲において生じる復元力等にともなう振動により生じた加速度の変化である。
以上説明したように、アクチュエータ200によれば、SMAの1回の加熱収縮の中で時間毎に投入するエネルギーを制御することができ、SMAの加熱時間を任意に制御することができる。これにより、SMAの収縮を緩やかにしたり、収縮速度を段階的に上げたりすることができる。アクチュエータ200をタッチパネルの振動ドライバに適用した場合には、アクチュエータ200の動作が緩やかになるため、指先にスローな感覚を与えることができる。強い衝撃を与える際は一般的なアクチュエータと同様の単一パルス信号をMOSFETに入力すればよく、これらと相まってより多様な操作感を提供することが可能となる。この他に、動作音の低減等、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第2の実施形態のアクチュエータは、一般的なアクチュエータと同様の回路構成で実現でき、回路構成を変更する必要が無くコスト的に有利である。
<3.変形例>
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。なお、実施形態で説明した事項は、特に断らない限り変形例に対しても適用可能である。
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。なお、実施形態で説明した事項は、特に断らない限り変形例に対しても適用可能である。
図12A乃至図12Dは、変形例における単一パルス信号の波形を示す図である。図12Aは、電圧V3から電圧V4までの範囲内で電圧を指数関数的に増加させた単一パルス信号を示している。図12Bは、電圧V3から電圧V4までの範囲内で電圧をリニアに増加させた単一パルス信号を示している。図12Cは、始めに電圧V3より大きい電圧を与え、次に当該電圧よりも大きく電圧V4より小さい電圧を与え、それぞれの電圧をステップ状に切り替えた単一パルス信号を示している。このように、単一パルス信号の波形は、適宜、変更することができる。なお、図12Dに示すように、電圧を経時的に増加させるだけでなく、一時的に電圧を減少させてもよい。また、電圧をゲート閾値電圧である電圧V3より一時的に小さくし、SMAに一時的に電流を流れないようにしてもよい。
上述した実施形態において、入力操作を検出する検出部と駆動信号出力部とがマイクロコンピュータ等からなる同一の構成であってもよい。上述した実施形態における駆動回路ではコンデンサC1を使用しているが、SMA等が駆動電圧発生部2に直結されたコンデンサレスの回路であってもよい。コンデンサC1は、電気二重層キャパシタや二次電池等であってもよい。スイッチング素子は、Nチャンネル型のMOSFETに限定されることはなく、Pチャンネル型のMOSFETやその他のスイッチング素子が使用されてもよく、使用されるスイッチング素子に応じて回路構成等を適宜、変更できる。
上述の実施形態および変形例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。また、実施形態および変形例における構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、技術的な矛盾が生じない範囲において、互いに組み合わせることが可能である。
さらに、本発明は、装置に限らず、例えば、方法、プログラム、プログラムが記録された記録媒体として実現することができる。
31・・・駆動信号出力部
100,200・・・アクチュエータ
SMA・・・形状記憶合金
MOSFET・・・スイッチング素子
C1・・・コンデンサ
100,200・・・アクチュエータ
SMA・・・形状記憶合金
MOSFET・・・スイッチング素子
C1・・・コンデンサ
上述した課題を解決するために、本発明の第1の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備え、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる衝撃発生アクチュエータであって、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させた衝撃発生アクチュエータである。
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備え、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる衝撃発生アクチュエータであって、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させた衝撃発生アクチュエータである。
本発明の第2の態様は、例えば、
入力操作がなされる入力部と、入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備え、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、前記入力部にユーザに操作感を与える加速度を発生させ、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させたタッチパネルである。
入力操作がなされる入力部と、入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金とを備え、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、前記入力部にユーザに操作感を与える加速度を発生させ、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させたタッチパネルである。
本発明の第3の態様は、例えば、
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程と、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる工程と、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させる工程とを有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法である。
単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程と、通電による前記形状記憶合金の収縮に伴って、ユーザに操作感を与える加速度を発生させる工程と、前記駆動信号の電圧を経時的に変化させたことによって、電圧を経時的に変化させない場合に対して前記加速度を変化させる工程とを有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法である。
Claims (9)
- 単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金と
を備える衝撃発生アクチュエータ。 - 前記駆動信号が前記形状記憶合金に対して直接、印加される
請求項1に記載の衝撃発生アクチュエータ。 - 前記形状記憶合金に対して直列に接続されるスイッチング素子を備え、
前記駆動信号出力部は、前記駆動信号を前記スイッチング素子に出力することにより、前記形状記憶合金に流れる電流を経時的に変化させる
請求項1に記載の衝撃発生アクチュエータ。 - 前記駆動信号出力部は、前記スイッチング素子に電流が流れる第1の電圧と、前記スイッチング素子がオンする前記第1の電圧より大きい第2の電圧との間で、電圧を経時的に変化させる
請求項3に記載の衝撃発生アクチュエータ。 - 駆動電圧発生部と、
前記駆動電圧発生部が生成する駆動電圧により蓄電される蓄電素子と
を備え、
前記蓄電素子が蓄電された状態で前記スイッチング素子に前記駆動信号が供給される
請求項3または4に記載の衝撃発生アクチュエータ。 - 前記スイッチング素子がMOSFETにより構成される
請求項3乃至5のいずれか1項に記載の衝撃発生アクチュエータ。 - 前記駆動信号出力部は、所定の入力操作に応じて前記駆動信号を出力する
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の衝撃発生アクチュエータ。 - 入力操作がなされる入力部と、
前記入力操作に応じて、単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する駆動信号出力部と、
前記駆動信号に対応する期間、通電される形状記憶合金と
を備えるタッチパネル。 - 単一パルス信号において電圧を経時的に変化させた駆動信号を出力する工程と、
前記駆動信号に対応する期間、形状記憶合金を通電する工程と
を有する衝撃発生アクチュエータの駆動方法。
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